JPH03184687A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザビームを用いて複数の加工線又は加工
点を同時に加工するレーザ加工装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第３図は例えば特公昭６２−５８８３２号公報に開示さ
れた２列を同時に加工できる従来のレーザ加工装置の一
例を示す縦断面図である。図において、（１）はレーザ
発振器（図示せず）から取出されたレーザビーム、（２
〉はレーザビーム（１）を分配するためのビームスプリ
ッタ、（３〉は第１の全反射鏡である。（４ａ）　、　
（４ｂ）はビームスプリッタ（２〉及び全反射鏡（３）
で反射したレーザビーム（ｌａ）　、　（ｌｂ）を加工
に必要なパワー密度に集光させる集光レンズ、（５）　
、　（６）はそれぞれガスノズル、（７ａ）　、　（７
ｂ）は第２の全反射鏡、（８）は第３の全反射鏡、（９
〉は加工ヘッドである。また、（１０）は被加工物、（
１１）は被加工物（ｌＯ）が載置されたバックブーレト
である。

（１２ａ）、　（１２ｂ）は集光レンズ（４ａ）　、（
４ｂ）の上下微動機構、（Ｉ３〉は第３の全反射鏡（８
）の上下微動機構、（１４）は加工ヘッド（９）の上下
移動機構である。

次に作用について説明する。まず、レーザビーム（１）
はビームスプリッタ（２）により２分割される。分割さ
れたそれぞれのレーザビーム（ｌａ）、（ｌｂ）は、ビ
ームスプリッタ（２）及び第１の全反射鏡〈３）により
折り曲げられ、２本の平行なレーザビーム（ｌａ）　、
　（ｌｂ）となる。２本の平行なレーザビーム（ｌａ）
　、　（ｌｂ）はそれぞれ集光レンズ（４ａ）　、　（
４ｂ）によって集束され、それぞれその集光途中にある
第２の全反射’ａ　（７ａ）　、　（７ｂ）により光軸
方向が変えられる。さらに、２本のレーザビーム（ｌａ
）　、　（ｌｂ）は第３の全反射鏡（８）により全反射
され、互いに平行して鉛直方向に進む２本の集光された
レーザビーム（ｌｅ）　、　（ｌｄ）となる。この２本
の集光されたレーザビーム（ｌｅ）　、　（ｌｄ）の間
隔は、第３の全反射鏡（８）の上下微動機構（１３）に
より調整される。また、その焦点はそれぞれの集光レン
ズ（４ａ）　、　＜４ｂ）を上下微動機構（１２ａ）　
、　（１２ｂ）により上下動することにによって調整さ
れる。このようにして、レーザビーム（１）の間隔や焦
点位置を調整して被加工物（１０）にレーザビーム（ｌ
ｅ）　、（ｌｄ）を照射し、溶接や切断などの加工を行
なう。

【発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成した従来のレーザ加工装置によれば、
集光レンズ（４ａ）　、（４ｂ）とレーザビーム（ｌｃ
）　、　（ｌｄ）焦点との間のレーザビームの光路上に
、そそれぞれ２枚ずつの全反射鏡（第２の全反射鏡（７
ａ）　、（７ｂ）と第３の全反射鏡（８））が挿入され
ているので、レーザ照射点（加工点）　（１０ａ）、（
１０ｂ）と全反射鏡の距離が短かくなり、２本のレーザ
ビーム（ｌｅ）　、（ｌｄ）の間隔を小さくすればする
ほどこの距離が短くなるため、全反射鏡が汚れて実用的
には使用できないという問題があった。また、この装置
では原理上２本のレーザビームを設けるのが限界であり
、３本以上のレーザビームで加工することはできなかっ
た。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、簡便で光学部品の汚染が少なく、加工線（又は
加工点）の間隔を狭くすることができ、かつ加工線の数
が３本以上でも使用できるレーザ加工装置を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るレーザ加工装置は、それぞれ角度及び水平
方向の位置調整手段を有する少なくとも１個のビームス
プリッタ及び全反射鏡と、上下方向の位置調整手段を有
し、これらビームスプリッタと全反射鏡で反射した複数
のレーザビームをそれぞれ集光させる光学素子とを備え
、光学素子で集光された複数のレーザビームを直線上又
は同一平面上に所望の間隔で同時に照射するようにした
ものである。

［作　用］ 被加工物に所望の間隔で複数のレーザビームを同時に照
射することにより、複数の加工線又は加工点を同時に加
工する。

上記レーザビームの間隔は、ビームスプリッタ及び全反
射鏡に設けた角度及び水平方向の位置調整手段と、光学
素子に設けた上下方向の位置調整手段とを調整すること
により、所望の値に設定することができる。

［発明の実施例］ 第１図は本発明に係るレーザ加工装置の原理的説明図、
第２図は本発明実施例の構成説明図である。図において
、（１）はレーザ発振器（図示せず）から取り出された
レーザビーム、（２ａ）　、　（２ｂ）はレーザビーム
（１）を分割し、分配するためのビームスプリッタ、（
３）は全反射鏡、（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、（ｌｃ）
はそれぞれビームスプリッタ（２ａ）　、　（２ｂ）及
び全反射鏡（３）によって２分割し、分配されたレーザ
ビームである。（４）はレーザビーム（ｌａ）〜（ｌｃ
）を加工に必要なパワー密度に集光させる集光レンズで
ある。（ｌＯ〉は被加工物、（１２）は例えばラックと
ビニオンとからなり、集光レンズ（４）を上下方向に移
動させて焦点位置を調整するための上下調整機構、（１
５ａ）〜（１５ｃ）は被加工物のシーム（加工線）であ
る。（１６ａ）、（ｌｆｉｂ）はビームスプリッタ（２
〉及び全反射鏡（３〉の角度調整機構、（１７ａ）、（
ｘ７ｂ）は例えばラックとピニオンとからなり、ビーム
スプリッタ〈２）及び全反射鏡（３〉の角度調整機構（
１６ａ）　。

（１６ｂ）を水平方向に移動させる移動機構である。

次に、上記のように構成した本発明装置の作用を説明す
る。レーザ発振器から出射されたレーザビーム（１）は
ビームスプリッタ（２ａ）及び全反射鏡（３）によって
必要な数に分割される。即ち、第２図に示すように、レ
ーザビーム（１）の２分の１はビームスプリッタ（２ａ
）により所定の角度で反射してレーザビーム（１ａ）と
なり、残りの２分の１はビームスプリッタ（２ａ）を透
過して全反射鏡（３〉により所定の角度で反射し、レー
ザビーム（ｌｂ）ととなる。

そして、両レーザビーム（ｌａ）　、（ｌｂ）はその先
軸がほぼ１点で交わるように集光レンズに入射し、オフ
セット距ｆｉａで同時に被加工物（１０）に照射され、
被加工物（１０）の切断や溶接などを行なう。

第１図はレーザビーム（１）を３分割する場合の例で、
３本のレーザビーム（１ａ）〜（１ｃ〉の出力を等しく
する場合には、ビームスプリッタ（２ａ）は３３．３％
反射、６．６６％透過、ビームスプリッタ（２ｂ〉は５
０％０％反射０％透過のものを用いる。３本に分割した
レーザビーム（ｌａ）　、（ｌｂ）　、（ｌｃ）を集光
レンズ（４）の中心を通過するように調整すれば、それ
ぞれのレーザビーム（ｌａ）〜（ｌｃ）は光軸Ａ上の集
光レンズ（４）から焦点距離ｆの位置に集光される。こ
のとき、レーザビーム（１ｃ）の集光点のレンズ光軸Ａ
からのオフセット距離ａは、集光レンズ（４〉の焦点距
離をｆル−ザビームの集光レンズ（４）への入射角をθ
とすれば、 ａ　−ｆ　Ｘ　ｔａｎθ となる。

即ち、オフセット距離ａを調整するには、集光レンズ（
４）の入射角θを調整すればよい。このためには、集光
レンズ（４）の上下調整機構（１２）により集光レンズ
（１）を上下に移動させて被加工物（ｌＯ）との距離を
調整する。ついで、ビームスプリッタ（２ａ〉及び全反
射鏡（３）の角度調整機構（ｌｅａ）。

（ｉｅｂ）と水平方向の移動機構（１７ａ）　、　（１
７ａ）とにより、集光レンズ（４）への入射角θを調整
すればオフセット距離ａを調整することができる。

第２図に示した実施例で、集光レンズ（４）の焦点距離
ｆを１２７ｍｍ（５インチ）、集光レンズ（４）からビ
ームスプリッタ（２）及び全反射鏡（４）までの距離を
１５００ｍ＋＊、水平方向の移動機構（１７ａ）　、　
（１７ｂ）のストロークを３００ｍｍとしたところ、オ
フセット距１１ｉ１ａを最小２　ｍｍから最大２５關ま
で調整することができた。

上記の実施例では、レーザビームをビームスプリッタに
より複数に分割する場合を示したが、複数の発振器から
取り出したレーザビームを用いてもよい。また、入射レ
ーザビームを同一平面に配置して、それぞれのレーザビ
ームの焦点が直線上に並ぶようにしたが、例えばレーザ
ビームが３本の場合には集光点が３角形になるようにし
てもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように、本発明は、ビームスプリッタと全
反射鏡に設けた角度及び水平方向の位置調整手段と、光
学素子に設けた上下方向の位置調整手段とを調整するこ
とにより、複数のレーザビームの焦点のオフセット距離
を所望の値に設定して、レーザビームを直線上又は同一
平面上に照射させるようにしたので、被加工物上に複数
の加工線又は加工点を同時に加工できるとともに、間隙
も自由に調整でき、かつ、光学素子と被加工物間の距離
を長くできるので汚染が少なくなる等、顕著な効果を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の原理的説明図、第２図は本発明
実施例の説明図、第３図は従来のレーザ加工装置の一例
を示す縦断面図である。 図において、（１）、（ｌａ）　、　（ｌｂ）　、　（
ｌｃ）はレーザビーム、（２ａ）　、（２ｂ）はビーム
スプリッタ、（３）は全反射鏡、（４〉は集光レンズ、
（ｌＯ〉は被加工物、（１２〉は上下調整機構、（１６
ａ）、（ｌｅｂ）は角度調整機構、（１７ａ）、（１７
ｂ）は水平方向移動機構である。なお、図中同一符号は
同−又は相当部分を示すものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数本のレーザビームを複数個所に同時に照射して被加
   工物の加工を行なうレーザ加工装置において、 それぞれ角度及び水平方向の位置を調整する手段を有し
   、レーザ発振器からのレーザビームを反射させる少なく
   とも１個のビームスプリッタ及び全反射鏡と、 上下方向の位置を調整する手段を有し、前記ビームスプ
   リッタ及び全反射鏡で反射した複数のレーザビームをそ
   れぞれ集光させる１個の光学素子とを備え、 該光学素子で集光された複数のレーザビームを直線上又
   は同一面上に所望の間隔で同時に照射することを特徴と
   するレーザ加工装置。